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頭部コーンビームCT撮影における水晶体被ばく線量に関する研究:脳血管内治療時の線量評価と水晶体防護具の開発

川内 覚 東北大学

2021.03.25

概要

①研究背景
脳血管撮影における患者の放射線被ばくの要因は、以前は透視や撮影が主であったが、近年は血管撮影装置の進歩に伴ってコーンビームCT(CBCT)撮影の寄与が大きくなっている。CBCT撮影は、脳実質や頭蓋内穿通枝、脳血管に留置した頭蓋内ステントなどの描出に優れており、脳血管撮影や脳血管内治療において欠かせない撮影ツールとなっている。それ故に1回の手技中に頻回に撮影が行われるケースも多く存在し、脳血管撮影時の患者被ばく線量の増大因子となっている。患者の水晶体に対する放射線障害の発生を防止するためには、CBCT撮影における水晶体線量を正確に評価して、線量低減を目的とした防護措置を講じる必要がある。しかし、脳血管内治療時のCBCT撮影が水晶体線量に寄与する割合や防護具を用いた水晶体防護に関しては、これまで報告は存在していない。防護具の使用によりX線の遮蔽効果が得られるが、ストリークアーチファクトの発生要因にもなり、診断能の低下を招く可能性があるため、両者のバランスを考慮した評価が必要である。

②研究目的
本研究は、1.CBCT撮影に伴う水晶体線量を測定して、脳血管内治療時に患者が受ける水晶体線量に対してCBCT撮影による水晶体線量が占める割合(CBCT水晶体線量比)を明らかとする、2.遮蔽物質や配置条件を検討して、CBCT撮影における水晶体防護具の開発を行う、ことを目的とした。

③研究方法
頭部ファントムを使用して、臨床に用いられる2種類のCBCT撮影(wholebrainCBCT:WBCBC、highresolutionCBCT:HRCBCT)の水晶体線量の測定を行った。頭部ファントムの測定結果をもとに、脳血管内治療時のCBCTの撮影回数を加味して、CBCT水晶体線量比の算出を行った。
CBCT撮影に用いる水晶体防護具の開発は、遮蔽物質、防護具の形状、配置距離、配置位置、厚さの検討を変化させて検討を行った。各条件下で、頭部ファントムと光ケーブル式リアルタイム線量計を用いて水晶体線量低減率と水ファントムを用いてストリークアーチファクトの指標(アーチファクトインデックス:AI)を算出した。

④研究結果
CBCT水晶体線量は、WBCBCT水晶体線量は、19.7±1.4mGy(右側)、21.9±0.8mGy(左側)となり、HRCBCT水晶体線量は、4.7±0.9mGy(右側)、3.6±0.3mGy(左側)となった。脳血管内治療が施行された全109症例におけるCBCT水晶体線量比は、25.4±8.7%(右側)、19.1±9.8%(左側)となった。
水晶体防護具の開発において、水晶体線量低減率とAIに基づいた画質を考慮した結果、遮蔽物質と形状に関してはビスマスシールド:分離型もしくは、術者用鉛防護眼鏡が適していていた。ビスマスシールドの配置距離は、被写体表面から10mm、配置位置は人体の水晶体の位置に対して外側(外眼角寄り)、厚さは1枚とすることが最適であった。配置条件を最適化した防護具を用いた時に、水晶体線量低減率は、ビスマスシールド:分離型では26.9±0.36%(左右平均)、鉛防護眼鏡では、26.0±0.64%(左右平均)となった。

⑤結論
CBCT水晶体線量比は、右側で25.4±8.7%、左側で19.1±9.8%であったことから、CBCT撮影が水晶体線量に寄与する割合は無視できるものではなく、脳血管内治療時のCBCT撮影に対する水晶体防護の必要性が示された。鉛防護眼鏡や形状・配置距離・位置・厚さを最適化したビスマスシールドを用いることにより、CBCT撮影に伴う水晶体線量を26.0%-26.9%(左右平均)低減できることが明らかとなった。脳血管内治療の水晶体線量は、しきい線量である0.5Gyを超える症例も存在する。また、単回の手技の水晶体線量がしきい線量を超過しなくても、複数回の検査・治療を行うことにより線量は蓄積し、しきい線量を超える可能性がある。本研究で考案した水晶体防護具を用いることにより、1回の脳血管内治療のみならず、患者の生涯を通じた水晶体線量の低減に貢献できるものと考える。

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